La biomasa en el panorama energético nacional

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LA BIOMASA EN EL PANORAMA

ENERGÉTICO NACIONAL

Facultad de Ingeniería Ing. Carlos Alderetes - 2012

Objetivos de la Charla

Conocerá la demanda de energía y combustibles en el mundo y la Argentina

Conocerá los parámetros principales de diseño, operación y performance de los

ciclos térmicos actuales

Aprenderá los desafíos tecnológicos en materia de generación de energía

Aprenderá sobre la importancia de la biomasa en la política energética del país

Conocerá sobre los proyectos termo-energéticos más relevantes en el país y la

región, especialmente los de cogeneración y gasificación con biomasa. Las

inversiones requeridas

Entenderá el rol estratégico de la ingeniería en el nuevo contexto actual y futuro

relacionado con el desarrollo de materiales, tecnologías y combustibles

Crecimiento Poblacional Mundial

Consumo energético per cápita

USA:13.663 kwh/cápita

Australia:11.182

Alemania: 7149

Chile: 3321

Venezuela: 3092

Argentina: 2800

Uruguay: 2600

Brasil: 2237

México: 1983

Perú: 1046

Paraguay: 1003

Colombia: 974

Consumo de energía del

año 2008 según datos del

Banco Mundial en kwh/cap.

Consumo Energía Mundial

Consumo Energía Mundial

Contaminación ambiental Mundial

Demanda Energética Mundial

Precios de los combustibles

Precios de los combustibles

Panorama Energético Nacional

Generación anual por fuente - Argentina

Consumo combustible en Centrales

Generación Térmica - Argentina

Precios de la Energía Eléctrica

Las reservas de Argentina (oil & gas)

Las reservas de Argentina (oil & gas)

La fragilidad energética Argentina

1. Rusia: 55%

2. Argentina: 64%

Rusia tiene reservas para 70

años

Argentina tiene reservas sólo

para 8 años

El 93% de la caída en la

producción de petróleo ocurre

entre 2003-2011

El 100% de la caída en la

producción de gas natural tiene

lugar en el período 2005-2011

Brasil: 9%

Perú: 12%

Colombia: 22%

USA: 22%

UE: 25%

México: 27%

Países con alta dependencia gas Países con baja dependencia gas

Precios del gas natural

Liderazgo energético regional

Comparativa reservas de Brasil vs Argentina

2000 2010 Variación %

Brasil – Argentina

Reservas petróleo: 2.8 5.6 + 60 - 20

Reservas de gas 0.28 1.6 + 70 - 55

Producción de petróleo: 1.55 3.20 + 65 - 20

Producción de gas: 0.20 0.31 + 65 + 6

Transformaciones Energía Térmica

Desafíos energéticos Argentina

Mejorar los rendimientos térmicos efectivos de los ciclos a través del incremento de las presiones y temperaturas de trabajo del vapor

Impulsar investigaciones en nuevas tecnologías de combustión (oxicombustión, chemical looping)

Promover la producción de biocombustibles

Promover el uso de las biomasas regionales

Avanzar en la promoción de la cogeneración en la industria

Impulsar las tecnologías de gasificación y pirólisis

Implementar estrategias de uso racional de energía como las recomendadas en los estándares internacionales ASME EA 1/4-2010 e ISO 500001

Rever la política de precios de energía y combustibles

Mejoras de Ciclos Térmicos

Evolución de las presiones

y temperaturas del vapor

Los materiales y la

generación de energía

Las nuevas tecnologías de combustión

Las nuevas tecnologías de combustión

URE - Argentina

El uso racional de la energía (URE) y de los combustibles constituye una cuestión estratégica en los países avanzados y competitivos

Existen escenarios de demanda creciente de energía y de combustibles renovables. La biomasa ocupa un lugar relevante de estudios e inversiones impulsando su utilización

En Argentina existen varias leyes promoviendo el uso de combustibles renovables (biodiesel, bioetanol) y en forma reciente lanzó el Programa Probiomasa que pretende obtener en los próximos 10 años una participación de estos combustibles en el 10% de la energía primaria. Para el período (2012 – 2015) se espera pasar de consumir unas 4 millones de TEP actuales de biomasa a 12.000 toneladas anuales y generar 200 Mw de potencia eléctrica y 200 Mw térmicos

Los temas ambientales pesan cada vez mas sobre estas políticas de uso de la energía y combustibles

La Biomasa

Petratamiento de la Biomasa

Usos de la Biomasa

Usos de la Biomasa

Usos de la Biomasa

La Biomasa

La Biomasa

Biocombustibles

Biocombustibles

Bioetanol

Bioetanol

Bioetanol

Bioetanol

Energía e Industria

Consumo específico de energía

eléctrica: 1500 kwh / ton

Consumo específico de vapor

para procesos: 10 ton / ton

Planta que produce 330 ton/día

de papel, precisa

Energía diaria: 496 Mwh

Vapor diario: 3300 ton

Combustible diario: 1236

toneladas leña

Consumo específico de energía

eléctrica: 11 kwh / Hl

Consumo específico de vapor

procesos (8 bar): 56 kg / Hl

Planta que produce 6000 HL/día

Energía diaria: 66 Mwh

Vapor diario: 336 ton

Gas natural diario: 28.000 Nm3

Planta de Celulosa y Papel Cervecería

La Cogeneración

Ventajas de la Cogeneración

Máxima eficiencia térmica

Menor consumo específico combustible

Permite el uso de combustibles renovables

Genera nuevos ingresos por venta energía a la red

Alta confiabilidad de marcha

Menor emisión de gases contaminantes

Utiliza tecnologías conocidas

Posibilita el uso de varios desechos industriales,

agrícolas, municipales, etc.

Cogeneración en Brasil

Cogeneración en Brasil

Potencial de cogeneración - Argentina

Industria aceitera: 250 Mw

Industria azúcar y alcohol: 300 Mw

Química y Petroquímica: 300 Mw

Celulosa y Papel: 200 Mw

Otras Industrias (Siderurgia, Alimentos y Bebidas,

Cerámicas): 600 Mw

Considerando Turbogas: 1200 Mw

Potencial Total de Cogeneración: 3000 Mw

Proyectos de cogeneración - Argentina

Ingenio y Destilería La Florida –

Tucumán. Ciclo de cogeneración con

turbina de extracción y condensación de

30 Mw + caldera de 200 ton/h, de

68bar y 510ºC. Inversión: 50 U$S

millones de dólares

Ingenio y Refinería Ledesma SAIC.

Reemplazo de diez calderas de baja

presión por una sola de 200 ton/h de 45

bar y 420ºC. Inversión en caldera: 6 mill

U$S. Ingresos por ahorro de gas y venta

de energía: 200.000 U$S / año

Aceite General Deheza (AGD). Planta

de cogeneración de 10 Mw a partir de

cáscaras de girasol y maní. Dentro de un

radio de 35 km recolecta 50.000 ton

/año de cáscaras para su planta. Opera

con una caldera de 120 ton/ h de 44bar

y 450ºC. Proyecto (MDL)

Papel Misionero. Planta de cogeneración

a partir de residuos biomásicos

forestales. Inversión: 60 mill U$S en

caldera de lecho fluidizado de 115

ton/h de 72 bar y 480ºC. Este proyecto

generará 15 Mw de los cuales 6 Mw se

entregan a la red generando nuevos

ingresos. Esto permitirá ahorrar unas

20.000 ton/ año de fuel oil

Molinos Río de la Plata, Planta San

Lorenzo: tiene un ciclo turbovapor de

contrapresión que genera 27 Mw de los

cuales 17 son para consumo propio y el

resto vende a la red.

Nidera, Planta Junín: cuenta con grupo

de turbovapor de contrapresión que

genera 7Mw y opera con un 90% de

cáscara de girasol y 10% de fuel oil

Inversiones en proyectos de cogeneración

Las inversiones en el área de generación de energía varía

entre los países pero se ubica entre los 300-400 U$S/kwh con

turbogeneradores de contrapresión

Para calderas de biomasa entre 100 y 200 ton/h en quema

convencional sobre grillas operando entre 40-45 bar y 420-

480ºC las inversiones se ubican entre los U$S 12-18 millones

(incluye montaje y obras civiles)

Los costos operativos dependen del precio de los combustibles

en cada país pero se pueden ubicar entre 1.5 – 3 U$S / Kwh

El precio de compra de la energía a los cogeneradores

depende de cada país pero se encuentran entre un mínimo de

30 U$ / Mwh y un máximo de 60 U$S / Mwh

Inversiones en proyectos de cogeneración

Las inversiones en cogeneración en el sector arrocero uruguayo hay dos proyectos

recientes muy interesantes:

Galofer SA: genera 14 Mw operando con un ciclo turbovapor de condensación a

68 bar y 520ºC, y vende a la red 12,5 Mw. Consume unas 176.000 tn cáscara /

año y entregará a la red unos 100.000 Mw/año. Demandó una inversión de unos

U$S 18 millones

Fenirol SA: genera unos 10 Mw en un ciclo turbovapor y entrega a la red 8.8 Mw.

Usa una caldera que quema residuos forestales y un 20% de cáscara de arroz,

operando a 47 bar y 450ºC y generando unas 50 ton/h de vapor. El proyecto

como propuesta (MDL) exigió una inversión del orden de los U$S 25 millones

La provincia de Corrientes con 80.000 Ha sembradas de arroz y una producción

anual de 550.000 ton, producirá unas 110.000 ton. cáscara/año. Con este

combustible en un ciclo turbovapor de condensación y operando con una caldera

de 45 bar y 450ºC, podrá producir unos 123.904 Mw/año, consumiendo unas 312

ton/día de cáscara. La inversión puede estar en el orden de U$S 12-15 millones

Inversiones en proyectos de cogeneración

Inversiones en proyectos de cogeneración

Inversiones en proyectos de cogeneración

Inversiones en proyectos de cogeneración

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación de la biomasa es la

transformación de un combustible

sólido en una mezcla de gases

también combustibles, compuesta por

CO + H2 + CH4 principalmente

Esta conversión involucra varias fases

entre ellas:

1. Secado

2. Pirólisis

3. Combustión

4. Reducción

Se usa acoplado a generalmente a

un motor de combustión interna y

puede generar desde 14 a 850 Kw

de potencia

Gasificación biomasa- Chaco

Estaciones de bombeo de

irrigación

Aserraderos

Poblaciones pequeñas

Establecimientos o talleres

de manufactura pequeñas

Problemas de suministro de

combustibles tradicionales

Sustituir parcialmente los

combustibles tradicionales

Calderas

Secadoras

Calentadores de fluidos

térmicos o asfalto

Hornos

Cocinas

Generación de electricidad Generación de calor

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Gasificación biomasa- Chaco

Parámetros Gasificación

Leña, madera: 1.1 – 1.5

Carbón vegetal: 0,9

Cáscara de arroz: 2 – 3.5

Rendimiento térmico del

grupo (Gasógeno + Motor

Diesel)

rendimiento global 13 a 22%

Gasificadores importados

850 – 4200 U$S / kwh

Gasificadores de fabricación

nacional

400 – 1550 U$ / kwh

Gasificador Ankur de 220 kwh

instalado en Plaza demandó una

inversión de U$S 82.200

82.200 / 220 = 374 U$S/kwh

Consumo específico biomasa

kg/ kwh Inversiones U$S / Kw

Gasificación biomasa- Chaco

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